Leyes Fundamentales de la Física Clásica: Dinámica, Gravitación y Electromagnetismo

Mecánica y Dinámica

Leyes Fundamentales del Movimiento

Ley de Hooke: La deformación experimentada por un muelle es directamente proporcional a la fuerza aplicada. F = K · (L - Lº)

Momento (Torque)

El momento se define como: M = r · F · sen(x)

Inercia

Es la tendencia natural de un cuerpo a permanecer en reposo o en Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU). Es una propiedad inherente a la materia; todos los cuerpos la poseen.

Principios de la Dinámica (Leyes de Newton)

1. Primer Principio (Ley de la Inercia): Un cuerpo permanece en su estado de reposo o de MRU si no actúa ninguna fuerza neta sobre él.
2. Segundo Principio (Ley Fundamental de la Dinámica): Existe una relación constante entre las fuerzas aplicadas a un mismo cuerpo y las aceleraciones producidas. ΣF = m · a
3. Tercer Principio (Ley de Acción y Reacción): Si un cuerpo A ejerce sobre otro B una fuerza (acción), este a su vez ejerce simultáneamente una fuerza sobre A (reacción) con el mismo módulo, igual dirección y sentido contrario. F_A→B = - F_B→A

Momento Lineal y Angular

Momento Lineal (p)

El momento lineal, p, de un cuerpo es la magnitud que mide su resistencia a cambiar de velocidad. También mide su capacidad para comunicar movimiento a otros. p = m · v

Teorema de Conservación del Momento Lineal

Cuando no actúa ninguna fuerza exterior sobre un cuerpo o sistema físico, su momento lineal se mantiene constante. ΣF_i = 0 ⇒ p = cte

Momento Angular (L)

El momento angular, L, de una partícula de masa y velocidad respecto a un punto O es el momento de su momento lineal (p = mv).

L = r · p // L = r · m · v · sen(x) // L = ω · m · r

Teorema de Conservación del Momento Angular

Si una partícula no recibe ningún momento neto externo respecto a un punto, su momento angular respecto de dicho punto permanece constante.

M = dL/dt = 0 ⇒ L = cte

Gravitación

Leyes de Kepler

1. Ley de las Órbitas: Los planetas describen órbitas elípticas alrededor del Sol, encontrándose este en uno de los focos.
2. Ley de las Áreas: El radio vector que une el Sol y un planeta barre áreas iguales en tiempos iguales.
3. Ley de los Períodos: El cuadrado del período de revolución, T, de un planeta es proporcional al cubo de la distancia media que lo separa del Sol. T² / r³ = K

Ley de Gravitación Universal

Dos cuerpos de masa m₁ y m₂ separados a una distancia r ejercen una fuerza de atracción mutua cuyo módulo es directamente proporcional al producto de las masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.

Electromagnetismo

Ley de Coulomb

La fuerza de atracción y repulsión que se ejerce mutuamente entre dos cargas eléctricas puntuales q y q' es directamente proporcional al valor de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.